JP2933854B2 - 熱エネルギーを機械的および電気的動力に変換するシステムおよび装置 - Google Patents
熱エネルギーを機械的および電気的動力に変換するシステムおよび装置Info
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- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
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- F01K25/06—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using mixtures of different fluids
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、膨張され再生され
る作動流体を使用して、熱源からのエネルギーを使用可
能状態に変換する方法または装置に関するものである。
また本発明は熱力学サイクルの熱利用効率を改良する方
法および装置に関するものである。
る作動流体を使用して、熱源からのエネルギーを使用可
能状態に変換する方法または装置に関するものである。
また本発明は熱力学サイクルの熱利用効率を改良する方
法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ランキンサイクルにおいては、有効熱源
を使用して水、アンモニアまたはフレオンなどの作動流
体が蒸発器の中で蒸発される。蒸発されたガス作動流体
がタービンを通して膨張させられて、そのエネルギーを
使用可能状態に変換する。次に使用済みガス作動流体が
コンデンサの中で有効冷媒を使用して凝縮される。凝縮
された作動媒質の圧力をさらにポンプ作用で増大し、次
に蒸発させるなどのサイクルを継続する。
を使用して水、アンモニアまたはフレオンなどの作動流
体が蒸発器の中で蒸発される。蒸発されたガス作動流体
がタービンを通して膨張させられて、そのエネルギーを
使用可能状態に変換する。次に使用済みガス作動流体が
コンデンサの中で有効冷媒を使用して凝縮される。凝縮
された作動媒質の圧力をさらにポンプ作用で増大し、次
に蒸発させるなどのサイクルを継続する。
【０００３】米国特許第４，３４６，５６１号に記載の
エネルギーサイクルは２成分または多成分作動流体を使
用する。このサイクルの一般的原理は、２成分作動流体
を液体として高い作動圧までポンプ加圧しこの作動流体
を加熱して部分的に蒸発させるにある。次にこの流体を
フラッシングして高沸点作動流体と低沸点作動流体とに
分離する。低沸点成分がタービンを通して膨張させられ
てタービンを駆動し、他方、高沸点成分から熱が回収さ
れて、蒸発前の２成分作動流体の加熱に使用される。次
に高沸点成分をコンデンサの中で冷媒の存在において使
用済み低沸点作動流体と混合してこの使用済み作動流体
を吸収する。
エネルギーサイクルは２成分または多成分作動流体を使
用する。このサイクルの一般的原理は、２成分作動流体
を液体として高い作動圧までポンプ加圧しこの作動流体
を加熱して部分的に蒸発させるにある。次にこの流体を
フラッシングして高沸点作動流体と低沸点作動流体とに
分離する。低沸点成分がタービンを通して膨張させられ
てタービンを駆動し、他方、高沸点成分から熱が回収さ
れて、蒸発前の２成分作動流体の加熱に使用される。次
に高沸点成分をコンデンサの中で冷媒の存在において使
用済み低沸点作動流体と混合してこの使用済み作動流体
を吸収する。
【０００４】米国特許第４，４８９，５６３号の主題を
成すベーシック・カリーナ・サイクルと呼ばれる出願人
の他の発明においては、比較的低温の有効熱を利用して
中圧において多成分流体流の少なくとも一部の部分的蒸
留を実施し、相異なる組成の作動流体分溜物を生じる。
これらの分溜物を使用して、低沸点成分より比較的富化
された少なくとも１つの主富化溶液と、低沸点成分に対
して比較的貧化された少なくとも１つの溶液とを生成す
る。主富化溶液の圧力を増大する。その後、この溶液が
蒸発されて装荷ガス主作動流体を生じる。この主作動流
体が低圧レベルまで膨張させられてエネルギーを使用可
能状態に変換する。使用済み低圧レベル作動流体は主吸
収段階において貧化溶液中に冷却しながら溶解する事に
よって凝縮され、再使用するための初作動流体を再生す
る。
成すベーシック・カリーナ・サイクルと呼ばれる出願人
の他の発明においては、比較的低温の有効熱を利用して
中圧において多成分流体流の少なくとも一部の部分的蒸
留を実施し、相異なる組成の作動流体分溜物を生じる。
これらの分溜物を使用して、低沸点成分より比較的富化
された少なくとも１つの主富化溶液と、低沸点成分に対
して比較的貧化された少なくとも１つの溶液とを生成す
る。主富化溶液の圧力を増大する。その後、この溶液が
蒸発されて装荷ガス主作動流体を生じる。この主作動流
体が低圧レベルまで膨張させられてエネルギーを使用可
能状態に変換する。使用済み低圧レベル作動流体は主吸
収段階において貧化溶液中に冷却しながら溶解する事に
よって凝縮され、再使用するための初作動流体を再生す
る。
【０００５】米国特許第４，６０４，８６７号の主題を
成す出願人の他の発明によれば、流体がタービン中の初
膨張後に再熱器に分岐されて過熱温度まで加熱される。
タービンに戻されて追加膨張された後に、流体をタービ
ンから抽出し中間クーラの中で冷却する。その後、流体
を追加膨張のためにタービンに戻す。タービンガスの冷
却は蒸発のための追加熱を生じる。中間冷却は再熱に使
用される熱を補償して、最終タービン膨張後に使用され
ないままに残される有効熱を回収する。
成す出願人の他の発明によれば、流体がタービン中の初
膨張後に再熱器に分岐されて過熱温度まで加熱される。
タービンに戻されて追加膨張された後に、流体をタービ
ンから抽出し中間クーラの中で冷却する。その後、流体
を追加膨張のためにタービンに戻す。タービンガスの冷
却は蒸発のための追加熱を生じる。中間冷却は再熱に使
用される熱を補償して、最終タービン膨張後に使用され
ないままに残される有効熱を回収する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前述の熱力学サイクル
の効率をさらに向上させる事が望ましい。
の効率をさらに向上させる事が望ましい。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の１つのフィーチ
ャは、下記段階を含む方法によって熱力学サイクルの効
率を著しく改善するにある。
ャは、下記段階を含む方法によって熱力学サイクルの効
率を著しく改善するにある。
【０００８】ガス作動流体を膨張させてそのエネルギー
を使用可能の形に変換し、使用済み流を発生する段階
と、使用済み流を凝縮して凝縮流を生じる段階と、前記
凝縮流から、この凝縮流中に含まれるパーセントより高
いパーセントの低沸点成分を有する第１流と、凝縮流中
に含まれるパーセントより低いパーセントの低沸点成分
を有する第２流と、凝縮流中に含まれパーセントと同等
のパーセントの低沸点成分を有する第３流とを発生する
段階と、前記第１、第２および第３流に対して多回蒸留
操作を実施して、液体作動流体を発生する段階と、前記
液体作動流体を蒸発させてガス作動流体を発生する段
階。
を使用可能の形に変換し、使用済み流を発生する段階
と、使用済み流を凝縮して凝縮流を生じる段階と、前記
凝縮流から、この凝縮流中に含まれるパーセントより高
いパーセントの低沸点成分を有する第１流と、凝縮流中
に含まれるパーセントより低いパーセントの低沸点成分
を有する第２流と、凝縮流中に含まれパーセントと同等
のパーセントの低沸点成分を有する第３流とを発生する
段階と、前記第１、第２および第３流に対して多回蒸留
操作を実施して、液体作動流体を発生する段階と、前記
液体作動流体を蒸発させてガス作動流体を発生する段
階。
【０００９】本発明の好ましい実施態様においては、凝
縮されて液体作動流体を生じる蒸気流と、使用済み作動
流体と混合される液体流とを形成する。蒸留を少なくと
も２段階で（好ましくは少なくとも３段階で）実施する
事が好ましい。
縮されて液体作動流体を生じる蒸気流と、使用済み作動
流体と混合される液体流とを形成する。蒸留を少なくと
も２段階で（好ましくは少なくとも３段階で）実施する
事が好ましい。
【００１０】特に好ましい実施態様においては、第１
流、第２流および第３流が下記のようにして形成され
る。前記凝縮流を第１支流と第２支流とに分割する。第
１支流の圧を増大して第１加圧支流を形成する。同様に
第２支流の圧力を増大して第２加圧支流を形成する。こ
の場合、第２加圧支流の圧力を第１加圧支流の圧力より
大とする。前記第１加圧支流を部分的に蒸発させて、部
分的蒸発流を形成する。この部分的蒸発流を蒸気流と液
体流とに分離する。前記液体流の圧力を前記第２加圧支
流と同一レベルまで増大させて、凝縮流中に含まれるよ
りも低いパーセントの低沸点成分を有する流（すなわち
第２流）を形成する。前記蒸気流を前記第１加圧支流の
一部と混合して、前記凝縮流と同一組成を有する複合流
を形成する。前記複合流を凝縮して凝縮複合流を形成す
る。前記凝縮複合流の圧力を前記第２加圧支流の圧力と
同一レベルまで増大させて、加圧凝縮複合流を形成す
る。次にこの加圧凝縮複合流を（第２加圧支流と共に）
加熱して、それぞれ、前記凝縮流と同一の組成を有する
流（すなわち第３流）と、前記凝縮流中に含まれるより
も高いパーセントの低沸点成分を有する流（すなわち第
１流）とを形成する。
流、第２流および第３流が下記のようにして形成され
る。前記凝縮流を第１支流と第２支流とに分割する。第
１支流の圧を増大して第１加圧支流を形成する。同様に
第２支流の圧力を増大して第２加圧支流を形成する。こ
の場合、第２加圧支流の圧力を第１加圧支流の圧力より
大とする。前記第１加圧支流を部分的に蒸発させて、部
分的蒸発流を形成する。この部分的蒸発流を蒸気流と液
体流とに分離する。前記液体流の圧力を前記第２加圧支
流と同一レベルまで増大させて、凝縮流中に含まれるよ
りも低いパーセントの低沸点成分を有する流（すなわち
第２流）を形成する。前記蒸気流を前記第１加圧支流の
一部と混合して、前記凝縮流と同一組成を有する複合流
を形成する。前記複合流を凝縮して凝縮複合流を形成す
る。前記凝縮複合流の圧力を前記第２加圧支流の圧力と
同一レベルまで増大させて、加圧凝縮複合流を形成す
る。次にこの加圧凝縮複合流を（第２加圧支流と共に）
加熱して、それぞれ、前記凝縮流と同一の組成を有する
流（すなわち第３流）と、前記凝縮流中に含まれるより
も高いパーセントの低沸点成分を有する流（すなわち第
１流）とを形成する。
【００１１】以下、本発明を図面に示す実施例について
詳細に説明するが本発明はこれに限定されるものではな
い。
詳細に説明するが本発明はこれに限定されるものではな
い。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１に図示の概略図は本発明の方
法およびシステムにおいて使用する事のできる好ましい
装置の実施態様を示す。さらに詳しくは、図１に図示の
システム２００は、ボイラー２０１、タービン２０２、
２０３、２０４、中間クーラ２０５、蒸留凝縮サブシス
テム（ＤＣＳＳ）、ポンプ２０７、蒸気セパレータ２０
８、蒸気ミキサ２０９、および導入弁２１０を含む。
法およびシステムにおいて使用する事のできる好ましい
装置の実施態様を示す。さらに詳しくは、図１に図示の
システム２００は、ボイラー２０１、タービン２０２、
２０３、２０４、中間クーラ２０５、蒸留凝縮サブシス
テム（ＤＣＳＳ）、ポンプ２０７、蒸気セパレータ２０
８、蒸気ミキサ２０９、および導入弁２１０を含む。
【００１３】本発明のサイクルを駆動するために、例え
ばガスタービン排気など種々の型の熱源を使用する事が
できる。この点に関連して、本発明のシステムは結合サ
イクルシステムのボトミング・サイクルとして使用する
事ができる。
ばガスタービン排気など種々の型の熱源を使用する事が
できる。この点に関連して、本発明のシステムは結合サ
イクルシステムのボトミング・サイクルとして使用する
事ができる。
【００１４】システム２００を流通する作動蒸気は、低
沸点流体（低沸点成分）と高沸点流体（高沸点成分）と
を含む多成分作動流である。好ましい作動蒸気は、アン
モニア／水混合物、２種または２種以上の炭化水素の混
合物、２種または２種以上のフレオンガス、炭化水素と
フレオンとの混合物または類似物を含む。一般に作動蒸
気は、好ましい熱力学特性と溶解性とを有する任意数の
化合物の混合物とする事ができる。特に好ましい実施態
様においては、水とアンモニアとの混合物が使用され
る。
沸点流体（低沸点成分）と高沸点流体（高沸点成分）と
を含む多成分作動流である。好ましい作動蒸気は、アン
モニア／水混合物、２種または２種以上の炭化水素の混
合物、２種または２種以上のフレオンガス、炭化水素と
フレオンとの混合物または類似物を含む。一般に作動蒸
気は、好ましい熱力学特性と溶解性とを有する任意数の
化合物の混合物とする事ができる。特に好ましい実施態
様においては、水とアンモニアとの混合物が使用され
る。
【００１５】図１に図示のように、パラメータ２２を有
する完全に凝縮した作動流体が熱回収ボイラー２０１の
予熱部分を通過し、そこでその沸点の数度下の温度に加
熱されてパラメータ４４を得る。この予熱は、ボイラー
２０１を通る破線で示される熱源の全蒸気の冷却によっ
て生じる。予熱部分を出る作動流体は、蒸気セパレータ
２０８によって、それぞれパラメータ４５と４６を有す
る２つの別個の蒸気流に分割される。
する完全に凝縮した作動流体が熱回収ボイラー２０１の
予熱部分を通過し、そこでその沸点の数度下の温度に加
熱されてパラメータ４４を得る。この予熱は、ボイラー
２０１を通る破線で示される熱源の全蒸気の冷却によっ
て生じる。予熱部分を出る作動流体は、蒸気セパレータ
２０８によって、それぞれパラメータ４５と４６を有す
る２つの別個の蒸気流に分割される。
【００１６】パラメータ４６を有する第１流がボイラー
２０１の蒸発部分に入り、パラメータ４５を有する第２
流が中間クーラ２０５の中に入る。第１流が蒸発部分に
おいて前記の向流加熱流体流によって加熱され、パラメ
ータ４８を得る。第２流体流は中間クーラ２０５を通過
して向流流体によって加熱されてパラメータ４７を得
る。第１流と第２流はいずれも完全に蒸発され、初過熱
される。これらの各流は近似的に同一圧と同一温度を有
するがこれらの流は相異なる流量を有する事ができる。
次に蒸発部分とクーラ２０５から来る流体流が蒸気ミキ
サ２０９によって再結合されてパラメータ４９を得る。
２０１の蒸発部分に入り、パラメータ４５を有する第２
流が中間クーラ２０５の中に入る。第１流が蒸発部分に
おいて前記の向流加熱流体流によって加熱され、パラメ
ータ４８を得る。第２流体流は中間クーラ２０５を通過
して向流流体によって加熱されてパラメータ４７を得
る。第１流と第２流はいずれも完全に蒸発され、初過熱
される。これらの各流は近似的に同一圧と同一温度を有
するがこれらの流は相異なる流量を有する事ができる。
次に蒸発部分とクーラ２０５から来る流体流が蒸気ミキ
サ２０９によって再結合されてパラメータ４９を得る。
【００１７】作動流体の結合流がボイラー２０１の過熱
部分の中に送られ、そこで前記の熱源流との熱交換によ
って最終的に過熱される。すなわち、点２５から点２６
までの熱源流は、まず過熱部分を通り、次に蒸発部分を
通り、最後に予熱部分を通る。図示の加熱流体流のエン
タルピー／温度特性は線形である。
部分の中に送られ、そこで前記の熱源流との熱交換によ
って最終的に過熱される。すなわち、点２５から点２６
までの熱源流は、まず過熱部分を通り、次に蒸発部分を
通り、最後に予熱部分を通る。図示の加熱流体流のエン
タルピー／温度特性は線形である。
【００１８】パラメータ３０を有する作動流体の全流が
ボイラー２０１の過熱部分から導入弁２１０を通ってパ
ラメータ３１を得て、多段式第１タービン２０２の中に
入る。タービン２０２の中で作動流体が第１中間圧まで
膨張する事によって熱エネルギーを機械的エネルギーに
変換し、パラメータ４０を得る。
ボイラー２０１の過熱部分から導入弁２１０を通ってパ
ラメータ３１を得て、多段式第１タービン２０２の中に
入る。タービン２０２の中で作動流体が第１中間圧まで
膨張する事によって熱エネルギーを機械的エネルギーに
変換し、パラメータ４０を得る。
【００１９】パラメータ４０を有するタービン２０２か
ら出た全作動流体流が再び前記ボイラー２０１を通り、
このボイラーを通る流体向流によって発生される熱をも
って再熱されてパラメータ４１を得る。作動流体流が高
温まで再熱された時、ボイラー２０１を出て第２タービ
ン２０３に達する。このタービン２０３は複数段を含む
事ができる。
ら出た全作動流体流が再び前記ボイラー２０１を通り、
このボイラーを通る流体向流によって発生される熱をも
って再熱されてパラメータ４１を得る。作動流体流が高
温まで再熱された時、ボイラー２０１を出て第２タービ
ン２０３に達する。このタービン２０３は複数段を含む
事ができる。
【００２０】タービン２０３中の作動流体が第１中間圧
から第２中間圧まで膨張させられて動力を発生する。パ
ラメータ４２を有する全作動流体流が中間クーラ２０５
の中に送られ、そこで冷却されて、前記第２作動流体流
の蒸発に必要な熱を生じる。中間クーラ２０５は簡単な
熱交換器とする事ができる。パラメータ４３を有する作
動流体流が中間クーラ２０５から出て第３タービン２０
４の中に入る（この第３タービンは多段式とする事がで
きる）。
から第２中間圧まで膨張させられて動力を発生する。パ
ラメータ４２を有する全作動流体流が中間クーラ２０５
の中に送られ、そこで冷却されて、前記第２作動流体流
の蒸発に必要な熱を生じる。中間クーラ２０５は簡単な
熱交換器とする事ができる。パラメータ４３を有する作
動流体流が中間クーラ２０５から出て第３タービン２０
４の中に入る（この第３タービンは多段式とする事がで
きる）。
【００２１】タービン２０４の中において作動流体が最
終的に消費された流体圧レベルまで膨張し、追加動力を
生じる。パラメータ３８の作動流体流がタービン２０４
から蒸留凝縮サブシステム（ＤＣＳＳ）２０６の中に入
り、そこで凝縮されてパラメータ２９を得て、ポンプ２
０７によってポンプ加圧されてパラメータ３２を得た後
にボイラー２０１に送られてサイクルを続ける。
終的に消費された流体圧レベルまで膨張し、追加動力を
生じる。パラメータ３８の作動流体流がタービン２０４
から蒸留凝縮サブシステム（ＤＣＳＳ）２０６の中に入
り、そこで凝縮されてパラメータ２９を得て、ポンプ２
０７によってポンプ加圧されてパラメータ３２を得た後
にボイラー２０１に送られてサイクルを続ける。
【００２２】蒸留凝縮サブシステム（ＤＣＳＳ）２０６
について下記に詳細に説明する。
について下記に詳細に説明する。
【００２３】図２と図３において、低圧タービン２０４
から出たパラメータ３８を有する飽和蒸気の形の作動流
体が熱交換器１を通り、この熱交換器１の中で部分的に
凝縮され冷却されて、パラメータ１６を有する蒸気流を
生じる。次にこの流がパラメータ１９を有する液体流と
混合されて熱力学平衡を生じる。パラメータ１９の流は
パラメータ１６の流よりも低沸点成分（例えばアンモニ
ア）含有量が少なく、従ってパラメータ１６の流よりも
「貧化」と呼ばれる。
から出たパラメータ３８を有する飽和蒸気の形の作動流
体が熱交換器１を通り、この熱交換器１の中で部分的に
凝縮され冷却されて、パラメータ１６を有する蒸気流を
生じる。次にこの流がパラメータ１９を有する液体流と
混合されて熱力学平衡を生じる。パラメータ１９の流は
パラメータ１６の流よりも低沸点成分（例えばアンモニ
ア）含有量が少なく、従ってパラメータ１６の流よりも
「貧化」と呼ばれる。
【００２４】これらの２流の混合がパラメータ１７の第
３流を生じる。前記のパラメータ１９の流が前記のパラ
メータ１６の流よりも貧化されているので、これらの第
１流と第２流との混合によって生じた第３流の組成はパ
ラメータ１６の第１流よりも貧化されている。
３流を生じる。前記のパラメータ１９の流が前記のパラ
メータ１６の流よりも貧化されているので、これらの第
１流と第２流との混合によって生じた第３流の組成はパ
ラメータ１６の第１流よりも貧化されている。
【００２５】パラメータ１７を有する第３流が熱交換器
５を通過し、そこでさらに冷却され凝縮されてパラメー
タ８７を得る。その後、第３流が熱交換器７を通り、そ
こでさらに冷却凝縮されてパラメータ８６を得る（この
段階において、第３流は蒸気と液体との混合物の形を成
す）。パラメータ８３を有する小部分の液体がパラメー
タ８６の第３流から分離され抽出されて、その結果、第
３流はパラメータ８４を得る事ができる。その後、この
パラメータ８４を有する第３流が熱交換器１１を通り、
そこでさらに冷却凝縮されてパラメータ１５を得る。
５を通過し、そこでさらに冷却され凝縮されてパラメー
タ８７を得る。その後、第３流が熱交換器７を通り、そ
こでさらに冷却凝縮されてパラメータ８６を得る（この
段階において、第３流は蒸気と液体との混合物の形を成
す）。パラメータ８３を有する小部分の液体がパラメー
タ８６の第３流から分離され抽出されて、その結果、第
３流はパラメータ８４を得る事ができる。その後、この
パラメータ８４を有する第３流が熱交換器１１を通り、
そこでさらに冷却凝縮されてパラメータ１５を得る。
【００２６】次に、パラメータ１５を有する第３流がパ
ラメータ１３２を有する他の液体流と混合されて、パラ
メータ１８を有するさらに他の流を形成する。パラメー
タ１８の流の組成は、この流が現存の圧力条件および温
度条件のもとに完全に凝縮するように成されている。パ
ラメータ１８を有する流は次に熱交換器１４を通過し、
この熱交換器の中でパラメータ２３−５９を有する冷却
水流によって完全に凝縮されてパラメータ１の流を生じ
る。
ラメータ１３２を有する他の液体流と混合されて、パラ
メータ１８を有するさらに他の流を形成する。パラメー
タ１８の流の組成は、この流が現存の圧力条件および温
度条件のもとに完全に凝縮するように成されている。パ
ラメータ１８を有する流は次に熱交換器１４を通過し、
この熱交換器の中でパラメータ２３−５９を有する冷却
水流によって完全に凝縮されてパラメータ１の流を生じ
る。
【００２７】その後、パラメータ１を有する流が２つの
流に分割され、各分割流がそれぞれポンプＰ１によって
中圧まで、ポンプＰ２によって高圧までポンプ加圧され
る。その結果、一方のサブ流がポンプＰ１後にパラメー
タ２を、他方のサブ流がＰ２後にパラメータ２０を得
る。
流に分割され、各分割流がそれぞれポンプＰ１によって
中圧まで、ポンプＰ２によって高圧までポンプ加圧され
る。その結果、一方のサブ流がポンプＰ１後にパラメー
タ２を、他方のサブ流がＰ２後にパラメータ２０を得
る。
【００２８】パラメータ２の流の一部が分離されてパラ
メータ８の他の流を形成する。この流の残部が他の２支
流に分割され、これらの支流がそれぞれ熱交換器９と熱
交換器１１とを通り、これらの熱交換器の中においてそ
れぞれ沸点１４７、１４８まで予熱され、次に部分的に
沸騰されて、それぞれパラメータ１４５、１４６を得
る。その後、これらの２サブ流が結合されてパラメータ
１０５を有する他の流を生じ、次にこのパラメータ１０
５の流が重力セパレータＳ１の中に送られる。
メータ８の他の流を形成する。この流の残部が他の２支
流に分割され、これらの支流がそれぞれ熱交換器９と熱
交換器１１とを通り、これらの熱交換器の中においてそ
れぞれ沸点１４７、１４８まで予熱され、次に部分的に
沸騰されて、それぞれパラメータ１４５、１４６を得
る。その後、これらの２サブ流が結合されてパラメータ
１０５を有する他の流を生じ、次にこのパラメータ１０
５の流が重力セパレータＳ１の中に送られる。
【００２９】重力セパレータＳ１の中において、パラメ
ータ１０５を有する流がパラメータ１０６の飽和蒸気流
と、パラメータ１０７の飽和液体流とに分離される。パ
ラメータ１０６を有する飽和蒸気から成る流がパラメー
タ１３３の第１流（小部分）と、パラメータ１３４の第
２流（大部分）とに再分割される。
ータ１０５を有する流がパラメータ１０６の飽和蒸気流
と、パラメータ１０７の飽和液体流とに分離される。パ
ラメータ１０６を有する飽和蒸気から成る流がパラメー
タ１３３の第１流（小部分）と、パラメータ１３４の第
２流（大部分）とに再分割される。
【００３０】次にパラメータ１３４の流がパラメータ８
の液体流９（前述）と混合されて、パラメータ７３を有
する流（いわゆる「中間溶液」）を形成する。パラメー
タ７３の流の組成物は、その中間圧において得られる温
度の冷却水によって完全い凝縮されるように成されてい
る。次にこのパラメータ７３の流が熱交換器１３を通
り、そこで水（流２３−９９）によって冷却されて完全
に凝縮され、パラメータ７４を得る。
の液体流９（前述）と混合されて、パラメータ７３を有
する流（いわゆる「中間溶液」）を形成する。パラメー
タ７３の流の組成物は、その中間圧において得られる温
度の冷却水によって完全い凝縮されるように成されてい
る。次にこのパラメータ７３の流が熱交換器１３を通
り、そこで水（流２３−９９）によって冷却されて完全
に凝縮され、パラメータ７４を得る。
【００３１】その後、パラメータ７４の流がポンプＰ３
によってポンプ加圧されてパラメータ７２を得る。その
結果、それぞれパラメータ２０、７２を有する同様の高
圧のしかし相異なる組成の２流が形成される。これらの
２流が熱交換器８を通り、そこでこれらの流が加熱され
てそれぞれパラメータ３９、７１を得る。
によってポンプ加圧されてパラメータ７２を得る。その
結果、それぞれパラメータ２０、７２を有する同様の高
圧のしかし相異なる組成の２流が形成される。これらの
２流が熱交換器８を通り、そこでこれらの流が加熱され
てそれぞれパラメータ３９、７１を得る。
【００３２】パラメータ３９を有する流はパラメータ７
１を有する流よりも富化された組成を有する。前記のパ
ラメータ１０７の流の一部が、ポンプＰ４によってポン
プ加圧されてパラメータ１２９を得る。
１を有する流よりも富化された組成を有する。前記のパ
ラメータ１０７の流の一部が、ポンプＰ４によってポン
プ加圧されてパラメータ１２９を得る。
【００３３】その結果、それぞれパラメータ１２９、３
９、７１を有する３流が形成された。これらの３流は相
異なる組成を有するが同等圧を有する。「貧化」流はパ
ラメータ１２９を有し、「中間」流はパラメータ７１を
有し、また「富化」流はパラメータ３９を有する。
９、７１を有する３流が形成された。これらの３流は相
異なる組成を有するが同等圧を有する。「貧化」流はパ
ラメータ１２９を有し、「中間」流はパラメータ７１を
有し、また「富化」流はパラメータ３９を有する。
【００３４】パラメータ１２９を有する貧化流の小部分
が分離されてパラメータ１１３の流を形成する。残部は
パラメータ１２７を得る。パラメータ７１を有する中間
流の小部分が分離されてパラメータ７０を有する流を形
成する。残部がパラメータ１１１を得る。パラメータ３
９を有する富化流がそれぞれパラメータ１１０と３３を
有する２支流に分割される。
が分離されてパラメータ１１３の流を形成する。残部は
パラメータ１２７を得る。パラメータ７１を有する中間
流の小部分が分離されてパラメータ７０を有する流を形
成する。残部がパラメータ１１１を得る。パラメータ３
９を有する富化流がそれぞれパラメータ１１０と３３を
有する２支流に分割される。
【００３５】パラメータ１２９、１１１、１１０を有す
る流の組成がそれぞれ変更される。さらに詳しくは、パ
ラメータ１２９を有する流の組成は下記のようにして貧
化される。前記のパラメータ８３を有する液体がポンプ
Ｐ５によってパラメータ１２９の流の圧と同等の圧まで
ポンプ加圧される。ポンプ加圧後にパラメータ８３の液
体はパラメータ８２を得る。パラメータ８２の流の組成
はパラメータ１２７の流の組成より貧化されているの
で、これらの２流の混合はパラメータ１２７の流の組成
より貧化された組成の流を生じる。
る流の組成がそれぞれ変更される。さらに詳しくは、パ
ラメータ１２９を有する流の組成は下記のようにして貧
化される。前記のパラメータ８３を有する液体がポンプ
Ｐ５によってパラメータ１２９の流の圧と同等の圧まで
ポンプ加圧される。ポンプ加圧後にパラメータ８３の液
体はパラメータ８２を得る。パラメータ８２の流の組成
はパラメータ１２７の流の組成より貧化されているの
で、これらの２流の混合はパラメータ１２７の流の組成
より貧化された組成の流を生じる。
【００３６】他方、中間組成流として抽出されたパラメ
ータ７０の流のパラメータ９の一部が、パラメータ１２
７の流に添加される。パラメータ９の流はパラメータ１
２７の流より富化組成を有するので、これらの２流の混
合によって形成される複合流はパラメータ１２７の流よ
りも富化された組成を有する。
ータ７０の流のパラメータ９の一部が、パラメータ１２
７の流に添加される。パラメータ９の流はパラメータ１
２７の流より富化組成を有するので、これらの２流の混
合によって形成される複合流はパラメータ１２７の流よ
りも富化された組成を有する。
【００３７】このようにして、パラメータ１２７を有す
る流はパラメータ８２を有する流の添加によって貧化さ
れ、またはパラメータ９を有する流の添加によって富化
される。これらの流のいずれかを随時添加する事ができ
る。その結果、パラメータ１２８を有する流が形成され
る。
る流はパラメータ８２を有する流の添加によって貧化さ
れ、またはパラメータ９を有する流の添加によって富化
される。これらの流のいずれかを随時添加する事ができ
る。その結果、パラメータ１２８を有する流が形成され
る。
【００３８】パラメータ１２９を有する流から抽出され
たパラメータ１１３を有する流がパラメータ１１１を有
する流に添加されて、パラメータ１１１を有する流より
も少し貧化されたパラメータ１１２を有する組成の流を
生じる。パラメータ１１０を有する流に対してパラメー
タ７０を有する流の一部（パラメータ１２３）を添加す
る事によって貧化する事ができる。従って、パラメータ
１１０を有する流よりも少し貧化組成を有するパラメー
タ８０を有する新規な流が形成される。
たパラメータ１１３を有する流がパラメータ１１１を有
する流に添加されて、パラメータ１１１を有する流より
も少し貧化されたパラメータ１１２を有する組成の流を
生じる。パラメータ１１０を有する流に対してパラメー
タ７０を有する流の一部（パラメータ１２３）を添加す
る事によって貧化する事ができる。従って、パラメータ
１１０を有する流よりも少し貧化組成を有するパラメー
タ８０を有する新規な流が形成される。
【００３９】このような各流の組成の再混合および変更
の結果、相異なる組成を有する４流（すなわちそれぞれ
パラメータ３３、１１２、１２８、８０を有する流）が
形成される。
の結果、相異なる組成を有する４流（すなわちそれぞれ
パラメータ３３、１１２、１２８、８０を有する流）が
形成される。
【００４０】飽和液体の形のパラメータ３３を有する流
が熱交換器７を通り、パラメータ３５を有する流を生じ
る。このパラメータ３５を有する流が重力セパレータＳ
２の中に送られ、そこで２流に分割される。一方の流は
飽和蒸気の形のパラメータ３６を有する流であり、他方
の流は飽和液体の形のパラメータ３７を有する流であ
る。
が熱交換器７を通り、パラメータ３５を有する流を生じ
る。このパラメータ３５を有する流が重力セパレータＳ
２の中に送られ、そこで２流に分割される。一方の流は
飽和蒸気の形のパラメータ３６を有する流であり、他方
の流は飽和液体の形のパラメータ３７を有する流であ
る。
【００４１】図２と図３から明かなように、蒸発される
各流が熱交換器の中に底部から入り、部分的に蒸発され
た状態で熱交換器頂部から出る。蒸気と液体の分離後
に、このようなセパレータの中で生産された飽和液体が
さらに蒸発させられる。このような液体が次の熱交換器
の中にその底部から入らなければならないので、熱交換
器の底部から頂部に達するパイプライン中に余剰圧が形
成される可能性がある。このような圧力形成を防止する
ため、重力セパレータから出る飽和液体（例えば、パラ
メータ３７の液体）がサブクーリングされて、パラメー
タ１３７を有する液体を形成する。
各流が熱交換器の中に底部から入り、部分的に蒸発され
た状態で熱交換器頂部から出る。蒸気と液体の分離後
に、このようなセパレータの中で生産された飽和液体が
さらに蒸発させられる。このような液体が次の熱交換器
の中にその底部から入らなければならないので、熱交換
器の底部から頂部に達するパイプライン中に余剰圧が形
成される可能性がある。このような圧力形成を防止する
ため、重力セパレータから出る飽和液体（例えば、パラ
メータ３７の液体）がサブクーリングされて、パラメー
タ１３７を有する液体を形成する。
【００４２】前記のパラメータ１１２を有する流が熱交
換器６を通り、そこで加熱されてパラメータ７８を得
る。その後、この流が熱交換器底部に下降させられ、水
頭の生じる追加圧の故に、圧力を増大されてパラメータ
７９を得る。パラメータ７８を有する流は、飽和液体が
点７９の温度において有する組成よりも富化された組成
を有する。しかし、この流が少し高い圧力を有するの
で、沸騰は生じない。
換器６を通り、そこで加熱されてパラメータ７８を得
る。その後、この流が熱交換器底部に下降させられ、水
頭の生じる追加圧の故に、圧力を増大されてパラメータ
７９を得る。パラメータ７８を有する流は、飽和液体が
点７９の温度において有する組成よりも富化された組成
を有する。しかし、この流が少し高い圧力を有するの
で、沸騰は生じない。
【００４３】パラメータ７９を有する流が前記のパラメ
ータ１３７を有する流と混合されてパラメータ７を有す
る流を形成する。このような混合中に得られるパラメー
タ７を有する流の圧力が絞りによって低減される。その
結果、パラメータ７を有する流は飽和液体の状態で出
る。
ータ１３７を有する流と混合されてパラメータ７を有す
る流を形成する。このような混合中に得られるパラメー
タ７を有する流の圧力が絞りによって低減される。その
結果、パラメータ７を有する流は飽和液体の状態で出
る。
【００４４】パラメータ１２８を有する最貧化組成を有
する流が熱交換器６を通り、そこで加熱されてパラメー
タ１３８を有する流を得る。その後、この流が熱交換器
底部に戻され、水頭の結果としてその圧力が増大され
る。パラメータ１２６を有する流が得られる。
する流が熱交換器６を通り、そこで加熱されてパラメー
タ１３８を有する流を得る。その後、この流が熱交換器
底部に戻され、水頭の結果としてその圧力が増大され
る。パラメータ１２６を有する流が得られる。
【００４５】パラメータ７を有する流が２支流に分割さ
れ、これらの支流がそれぞれ熱交換器５と４を通る。こ
れらの熱交換器の中において、それぞれの支流が蒸発さ
せられ、それぞれパラメータ１４４、１４３を得る。そ
の後、これらの支流が再結合されてパラメータ７５を有
する流を形成し、この流が重力セパレータＳ３の中に送
られる。セパレータＳ３の中で、パラメータ７５を有す
る流がパラメータ７６を有する蒸気と、パラメータ７７
を有する飽和液体とに分割される。
れ、これらの支流がそれぞれ熱交換器５と４を通る。こ
れらの熱交換器の中において、それぞれの支流が蒸発さ
せられ、それぞれパラメータ１４４、１４３を得る。そ
の後、これらの支流が再結合されてパラメータ７５を有
する流を形成し、この流が重力セパレータＳ３の中に送
られる。セパレータＳ３の中で、パラメータ７５を有す
る流がパラメータ７６を有する蒸気と、パラメータ７７
を有する飽和液体とに分割される。
【００４６】前記のパラメータ１２６を有する流（貧化
流）が熱交換器４の中に送られ、そこで加熱されてパラ
メータ１２５を得る。その後、パラメータ７７と１２５
とを有する流が熱交換器底部に送られ、それぞれの圧力
が増大する。その結果、これらの流はそれぞれパラメー
タ１３６と１２４とを得る。この場合にも、パラメータ
１２４を有する流は同一温度の飽和液体の組成よりも富
化された組成を有し、またパラメータ１３６を有する流
は同一温度の飽和液体の組成よりも貧化された組成を有
する。これらの２流が混合されて、飽和液体の形のパラ
メータ４を有する複合流を形成する。
流）が熱交換器４の中に送られ、そこで加熱されてパラ
メータ１２５を得る。その後、パラメータ７７と１２５
とを有する流が熱交換器底部に送られ、それぞれの圧力
が増大する。その結果、これらの流はそれぞれパラメー
タ１３６と１２４とを得る。この場合にも、パラメータ
１２４を有する流は同一温度の飽和液体の組成よりも富
化された組成を有し、またパラメータ１３６を有する流
は同一温度の飽和液体の組成よりも貧化された組成を有
する。これらの２流が混合されて、飽和液体の形のパラ
メータ４を有する複合流を形成する。
【００４７】パラメータ４を有する流が３支流に分割さ
れ、これらの支流がそれぞれ熱交換器１、２、３を通
り、これらの熱交換器の中でこれらの支流が部分的に蒸
発され、それぞれパラメータ１４２、１４０、１４１を
有する流を形成する。これらの流が再結合されてパラメ
ータ５を有する流を形成する。
れ、これらの支流がそれぞれ熱交換器１、２、３を通
り、これらの熱交換器の中でこれらの支流が部分的に蒸
発され、それぞれパラメータ１４２、１４０、１４１を
有する流を形成する。これらの流が再結合されてパラメ
ータ５を有する流を形成する。
【００４８】パラメータ５を有する流が重力セパレータ
Ｓ４の中に送られ、そこでパラメータ６を有する蒸気
と、パラメータ１０を有する飽和液体とに分割される。
パラメータ１０を有する液体が熱交換器３を通過し、冷
却されて、前述のように蒸発のための熱を与え、パラメ
ータ１２を得る。次にパラメータ１２を有する流が絞ら
れてその圧力を低下され、パラメータ１９を有する流を
生じる。このパラメータ１９を有する流が前記のパラメ
ータ１６を有する低圧流と結合されてパラメータ１７を
有する流を生じる。
Ｓ４の中に送られ、そこでパラメータ６を有する蒸気
と、パラメータ１０を有する飽和液体とに分割される。
パラメータ１０を有する液体が熱交換器３を通過し、冷
却されて、前述のように蒸発のための熱を与え、パラメ
ータ１２を得る。次にパラメータ１２を有する流が絞ら
れてその圧力を低下され、パラメータ１９を有する流を
生じる。このパラメータ１９を有する流が前記のパラメ
ータ１６を有する低圧流と結合されてパラメータ１７を
有する流を生じる。
【００４９】パラメータ６を有する蒸気が熱交換器２を
通過し、この熱交換器の中で前述のように部分的に凝縮
されて蒸発のための熱を与え、パラメータ１６６を有す
る流を生じる。次にこのパラメータ１６６を有する流
が、前記の重力セパレータＳ３によって発生されたパラ
メータ７６の蒸気と結合され、パラメータ１７７を有す
る流を生じる。次にこのパラメータ１１７を有する流が
熱交換器４を通り、そこでさらに凝縮され冷却されて、
前述のように蒸発と加熱のための熱を与え、パラメータ
１１８を得る。その後、このパラメータ１１８を有する
流が重力セパレータＳ２から出るパラメータ３６を有す
る蒸気流（前述）と混合されてパラメータ１１９を有す
る流を形成する。
通過し、この熱交換器の中で前述のように部分的に凝縮
されて蒸発のための熱を与え、パラメータ１６６を有す
る流を生じる。次にこのパラメータ１６６を有する流
が、前記の重力セパレータＳ３によって発生されたパラ
メータ７６の蒸気と結合され、パラメータ１７７を有す
る流を生じる。次にこのパラメータ１１７を有する流が
熱交換器４を通り、そこでさらに凝縮され冷却されて、
前述のように蒸発と加熱のための熱を与え、パラメータ
１１８を得る。その後、このパラメータ１１８を有する
流が重力セパレータＳ２から出るパラメータ３６を有す
る蒸気流（前述）と混合されてパラメータ１１９を有す
る流を形成する。
【００５０】次にこのパラメータ１１９を有する流が熱
交換器６を通り、そこでさらに冷却され凝縮されて、こ
の熱交換器６を通る２液体流を加熱するための熱を生じ
（前述）、パラメータ１２０を得る。次にこのパラメー
タ１２０を有する流が前述のパラメータ８０を有する富
化液体流と混合される。このパラメータ８０を有する流
は、パラメータ１２０を有する流と熱力学的に平衡する
ように変更されている。パラメータ１２２を有する複合
流が得られる。点１２２における組成は、蒸留凝縮サブ
システム２０６の中に入った蒸気組成物（すなわちパラ
メータ３８を有する組成物）と同等である。しかし蒸気
圧がパラメータ３８を有する流より高いので、常温の冷
却水によって凝縮する事ができる。
交換器６を通り、そこでさらに冷却され凝縮されて、こ
の熱交換器６を通る２液体流を加熱するための熱を生じ
（前述）、パラメータ１２０を得る。次にこのパラメー
タ１２０を有する流が前述のパラメータ８０を有する富
化液体流と混合される。このパラメータ８０を有する流
は、パラメータ１２０を有する流と熱力学的に平衡する
ように変更されている。パラメータ１２２を有する複合
流が得られる。点１２２における組成は、蒸留凝縮サブ
システム２０６の中に入った蒸気組成物（すなわちパラ
メータ３８を有する組成物）と同等である。しかし蒸気
圧がパラメータ３８を有する流より高いので、常温の冷
却水によって凝縮する事ができる。
【００５１】パラメータ１２２を有する流は２支流に分
割され、これらの支流がそれぞれ熱交換器８と９の中に
送られる。これらの２つの熱交換器の中において、これ
らの支流がさらに冷却されて、熱交換器９の中では蒸発
のための熱を生じ、熱交換器８の中では液体加熱のため
の熱を生じ、それぞれパラメータ１１５、１１４を得
る。次に、これらの２支流が再結合されてパラメータ１
３を有する流を形成し、この流が熱交換器１２の中に送
られて冷却水（２３−５８）によって最終的に完全に凝
縮され、パラメータ１４を得る。
割され、これらの支流がそれぞれ熱交換器８と９の中に
送られる。これらの２つの熱交換器の中において、これ
らの支流がさらに冷却されて、熱交換器９の中では蒸発
のための熱を生じ、熱交換器８の中では液体加熱のため
の熱を生じ、それぞれパラメータ１１５、１１４を得
る。次に、これらの２支流が再結合されてパラメータ１
３を有する流を形成し、この流が熱交換器１２の中に送
られて冷却水（２３−５８）によって最終的に完全に凝
縮され、パラメータ１４を得る。
【００５２】パラメータ１４を有する流がブースタポン
プＰ６によって高圧までポンプ加圧され、熱交換器１０
に送られ、そこで加熱されたパラメータ２９を得る。こ
のパラメータ２９を有する流が図１において前述したよ
うにボイラー２０１に送られる。
プＰ６によって高圧までポンプ加圧され、熱交換器１０
に送られ、そこで加熱されたパラメータ２９を得る。こ
のパラメータ２９を有する流が図１において前述したよ
うにボイラー２０１に送られる。
【００５３】前記の重力セパレータＳ１を出た液体が熱
交換器１０の中に送られ、冷却されたパラメータ１３１
を得て、水流２１−２０を加熱するのに必要な熱を生じ
る。この液体の冷却から得られる熱が必要な加熱を成す
のに不十分である場合、重力セパレータＳ１から得られ
るパラメータ１３の蒸気の一部が、熱交換器１０の中で
冷却される液体に添加される。この蒸気の凝縮が熱交換
器１０中に必要熱平衡を生じる。
交換器１０の中に送られ、冷却されたパラメータ１３１
を得て、水流２１−２０を加熱するのに必要な熱を生じ
る。この液体の冷却から得られる熱が必要な加熱を成す
のに不十分である場合、重力セパレータＳ１から得られ
るパラメータ１３の蒸気の一部が、熱交換器１０の中で
冷却される液体に添加される。この蒸気の凝縮が熱交換
器１０中に必要熱平衡を生じる。
【００５４】パラメータ１３１を有する流が絞られてそ
の圧力を低下させ、パラメータ１３２を得る。次にこの
パラメータ１３２を有する流がパラメータ１５を有する
流と混合され、前記のパラメータ１８を有する流を形成
し、低圧タービンを出た後に蒸留縮合サブシステム２０
６に入った低圧流の完全凝縮を成す。サイクルが閉鎖さ
れる。
の圧力を低下させ、パラメータ１３２を得る。次にこの
パラメータ１３２を有する流がパラメータ１５を有する
流と混合され、前記のパラメータ１８を有する流を形成
し、低圧タービンを出た後に蒸留縮合サブシステム２０
６に入った低圧流の完全凝縮を成す。サイクルが閉鎖さ
れる。
【００５５】
【発明の効果】水／アンモニア作動流体流を有するシス
テムについて、図１に図示のシステム２００に記載の点
に対応する点の予想パラメータを表１及び表２に示す。
水／アンモニア作動流体流を有するシステムについて、
図２と図３に図示のＤＣＳＳ２０６に記載の点に対応す
る点の予想パラメータを表２に示す。表１及び表２と表
３に示すパラメータを使用した図１乃至図３に図示のシ
ステムの性能の要約を表４に示す。
テムについて、図１に図示のシステム２００に記載の点
に対応する点の予想パラメータを表１及び表２に示す。
水／アンモニア作動流体流を有するシステムについて、
図２と図３に図示のＤＣＳＳ２０６に記載の点に対応す
る点の予想パラメータを表２に示す。表１及び表２と表
３に示すパラメータを使用した図１乃至図３に図示のシ
ステムの性能の要約を表４に示す。
【００５６】本発明のシステムは米国特許第４，６０
４，８６７号に記載のシステムと比較して高い熱効率を
生じる。表４に図示のように、本発明によるボトミング
・サイクル・システムを使用した複合サイクルは２５
２，７３３．４ ｋＷｅの正味出力を有する。比較のた
め、同一ガスタービン（ＧＥ ７ＦＡ ガスタービン）
を使用した米国特許第４，６０４，８６７号による複合
サイクルシステムは２４９，４２５ ｋＷｅの正味出力
を有し、同一ガスタービンを使用し通常のトリプル・プ
レッシャー・ランキン・サイクルを使用する複合サイク
ルは２４０，４３２ｋＷｅの正味出力を有する。このデ
ータから明かなように、本発明のシステムは最も進歩し
たランキン・ボトミング・サイクルの複合サイクルより
も１２、３０１ ｋＷｅだけ高い性能を有し、米国特許
第４，６０４，８６７号による複合サイクルシステムよ
りも３、３０７．５ ｋＷｅだけ高い性能を有する。
４，８６７号に記載のシステムと比較して高い熱効率を
生じる。表４に図示のように、本発明によるボトミング
・サイクル・システムを使用した複合サイクルは２５
２，７３３．４ ｋＷｅの正味出力を有する。比較のた
め、同一ガスタービン（ＧＥ ７ＦＡ ガスタービン）
を使用した米国特許第４，６０４，８６７号による複合
サイクルシステムは２４９，４２５ ｋＷｅの正味出力
を有し、同一ガスタービンを使用し通常のトリプル・プ
レッシャー・ランキン・サイクルを使用する複合サイク
ルは２４０，４３２ｋＷｅの正味出力を有する。このデ
ータから明かなように、本発明のシステムは最も進歩し
たランキン・ボトミング・サイクルの複合サイクルより
も１２、３０１ ｋＷｅだけ高い性能を有し、米国特許
第４，６０４，８６７号による複合サイクルシステムよ
りも３、３０７．５ ｋＷｅだけ高い性能を有する。
【００５７】本発明は前記の説明のみに限定されるもの
でなく、その主旨の範囲内において任意に変更実施でき
る。例えば、同一原理を使用し、図２と図３における３
段ではなく２段蒸留操作を実施する事ができる。このよ
うな本発明のシステムの簡略設計は図４に図示されてい
る。この設計は少し低い性能を有するが（７５２，６０
２ ｋＷｅ：７５２，７３３．４ ｋＷｅ）、蒸留凝縮
サブシステム中の熱交換器の数が少ない（１２：１
４）。
でなく、その主旨の範囲内において任意に変更実施でき
る。例えば、同一原理を使用し、図２と図３における３
段ではなく２段蒸留操作を実施する事ができる。このよ
うな本発明のシステムの簡略設計は図４に図示されてい
る。この設計は少し低い性能を有するが（７５２，６０
２ ｋＷｅ：７５２，７３３．４ ｋＷｅ）、蒸留凝縮
サブシステム中の熱交換器の数が少ない（１２：１
４）。
【００５８】蒸留段階数も３以上とする事ができる。
【００５９】
【表１】
【００６０】
【表２】
【００６１】
【表３】
【００６２】
【表４】
【図１】本発明の方法および装置に対応するシステムの
概略図。
概略図。
【図２】本発明において使用される蒸留凝縮サブシステ
ムの実施態様の概略図。
ムの実施態様の概略図。
【図３】図２の蒸留凝縮サブシステムの軸測投影図。
【図４】本発明において使用される蒸留凝縮サブシステ
ムの第２実施態様の概略図。
ムの第２実施態様の概略図。
２００ タービン ２０１ ボイラー ２０２ 高圧タービン ２０３ 中圧タービン ２０４ 低圧タービン ２０５ 中間クーラ ２０６ 蒸留凝縮サブシステム（ＤＣＳＳ） ２０７ 加圧ポンプ ２０８ 蒸気セパレータ ２０９ 蒸気ミキサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F01K 25/06 F01K 25/10
Claims (6)
- 【請求項１】ガス作動流体を膨張させてそのエネルギー
を使用可能の形に変換し、使用済み流を発生する段階
と、 使用済み流を凝縮して単一種類の凝縮流を生じる段階
と、 前記凝縮流から、この凝縮流中に含まれるパーセントよ
り高いパーセントの低沸点成分を有する第１流と、凝縮
流中に含まれるパーセントより低いパーセントの低沸点
成分を有する第２流と、凝縮流中に含まれパーセントと
同等のパーセントの低沸点成分を有する第３流とを発生
する段階と、 前記第１、第２および第３流に対して多回蒸留操作を実
施して蒸気流と液体流とを発生する段階と、 前記液体流を消費済み作動流体と混合する段階と、 前記蒸気流を凝縮して液体作動流体を発生する段階と、 前記液体作動流体を蒸発させてガス作動流体を発生する
段階とを含む 熱力学サイクル実施法。 - 【請求項２】前記第１、第２および第３流に対して少な
くとも２回の蒸留操作を実施する事を特徴とする請求項
１に記載の方法。 - 【請求項３】前記第１、第２および第３流に対して少な
くとも３回の蒸留操作を実施する事を特徴とする請求項
１に記載の方法。 - 【請求項４】さらに、 前記凝縮流を第１および第２支流に分割する段階と、 前記第１支流の圧力を増大させて第１加圧支流を形成す
る段階と、 前記第２支流の圧力を増大させて第２加圧支流を形成す
る段階と、 前記第２加圧支流の圧力を前記第１加圧支流の圧力より
高くする段階と、 前記第１加圧支流を部分的に蒸発させて、部分的蒸発流
を形成する段階と、 前記部分的蒸発流を蒸気流と液体流とに分離する段階
と、 前記液体流の圧力を前記第２加圧支流と同一レベルまで
増大させて、凝縮流中に含まれるよりも低いパーセント
の低沸点成分を有する流を形成する段階と、 前記蒸気流を前記第１加圧支流の一部と混合して、前記
凝縮流と同一組成を有する複合流を形成する段階と、 前記複合流を凝縮して凝縮複合流を形成する段階と、 前記凝縮複合流の圧力を前記第２加圧支流の圧力と同一
レベルまで増大させて、加圧凝縮複合流を形成する段階
と、 前記加圧凝縮複合流と前記第２加圧支流とを加熱して、
それぞれ、前記凝縮流と同一の組成を有する流と、前記
凝縮流中に含まれるよりも高いパーセントの低沸点成分
を有する流とを形成する段階とを含む事を特徴とする請
求項１に記載の方法。 - 【請求項５】ガス作動流体を膨張させてそのエネルギー
を使用可能状態に変換し消費済み流を発生するための手
段と、 前記使用済み流を凝縮して単一種類の凝縮流を生じるコ
ンデンサと、 前記凝縮流から、この凝縮流中に含まれるパーセントよ
り高いパーセントの低沸点成分を有する第１流と、前記
凝縮流中に含まれるパーセントより低いパーセントの低
沸点成分を有する第２流と、凝縮流中に含まれパーセン
トと同等のパーセントの低沸点成分を有する第３流とを
発生する手段と、 前記第１、第２および第３流に対して多回蒸留操作を実
施して、液体作動流体を発生する手段と、 前記液体作動流体を蒸発させてガス作動流体を発生する
ボイラーと、 を含み、 前記多回蒸留手段は蒸気流と液体流とを発生する手段を
含み、 さらに前記液体流を前記消費済み作動流体と混合する流
ミキサと、 前記蒸気流を凝縮して液体作動流体を生じるコンデンサ
と、 を含む事 を特徴とする熱力学サイクルの実施装置。 - 【請求項６】さらに、 前記凝縮流を第１および第２支流に分割する流セパレー
タと、 前記第１支流の圧力を増大させて第１加圧支流を形成す
る第１ポンプと、 前記第２支流の圧力を増大させて前記第１加圧支流の圧
力より高い圧力を有する第２加圧支流を形成する第２ポ
ンプと、 前記第１加圧支流を部分的に蒸発させて、部分的蒸発流
を形成する第１熱交換器と、 前記部分的蒸発流を蒸気流と液体流とに分離するセパレ
ータと、 前記液体流の圧力を前記第２加圧支流と同一レベルまで
増大させて、凝縮流中に含まれるよりも低いパーセント
の低沸点成分を有する流を形成する第３ポンプと、 前記蒸気流を前記第１加圧支流の一部と混合して、前記
凝縮流と同一組成を有する複合流を形成する蒸気ミキサ
と、 前記複合流を凝縮して凝縮複合流を形成する第２コンデ
ンサと、 前記凝縮複合流の圧力を前記第２加圧支流の圧力と同一
レベルまで増大させて、加圧凝縮複合流を形成する第４
ポンプと、 前記加圧凝縮複合流と前記第２加圧支流とを加熱して、
それぞれ、前記凝縮流と同一の組成を有する流と、前記
凝縮流中に含まれるよりも高いパーセントの低沸点成分
を有する流とを形成する第２熱交換器とを含む事を特徴
とする請求項５に記載の装置。
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